谜一样的古埃及分数
来源:新华网 日期:2021-09-30
古埃及人用不同的符号代表了不同的分数,这些分数之间有着十分奇妙的关联。那么,古埃及分数到底是什么呢?
古埃及分数也称为单分子分数,即分子为1的分数,比如1/5、1/7。而对于非单分子分数,古埃及人也可以巧妙地运用古埃及分数进行表示。兰特纸草书的第一页就有一个表格,上面记录了如何用古埃及分数来表达分子是2的分数。表达式如下:2/5=1/3+1/15,2/11=1/6+1/66,2/29=1/24+1/58+1/174+1/232,记录的最后一个分数为2/101。
古埃及人为何如此钟意单分子分数呢?世人有很多猜想,有人觉得当时的数学就是为了满足日常生活和生产需求,还谈不上数学研究,可能单分子分数的发明就是为了对物资进行平均分配。比如8个人平均分配7个面包时,就可以用古埃及分数来解决。7/8可以用古埃及分数表示为7/8=1/2+1/4+1/8。先取4个面包,每个面包平均切成2等份,合计8等份;再取2个面包,每个面包平均切成4等份,合计8等份;剩下的1个面包平均切成8等份。那么,最终每个人能拿到3份面包,如此保证了每个人分得的数量和份量都是一样的。
数学上把项数最少的展式称为最优展式,而兰特纸草书中的展式并不全都是最优展式。对于同一个数字来说,用古埃及分数表达的方式有很多种。比如2/3=1/2+1/6,而其中1/6=1/7+1/42,因此可表达为2/3=1/2+1/7+1/42;其中1/42=1/43+1/1806,因此又可表达为2/3=1/2+1/7+1/43+1/1806。如此分解下去,可以将展式的项数无限扩展。由此可知,古埃及人在当时还没有形成一套科学合理性很完整的数学体系。
在最优展式的基础上,近代科学家又进一步的对古埃及分数进行了研究,分析真分数的最优展式是否是唯一的。以最简单的1为例,进行单分子分数表达,不仅要项数最少,而且分母必须为奇数。最终,在1976年得出5种展式:
1=1/3+1/5+1/7+1/9+1/11+1/15+1/35+1/45+1/231
1=1/3+1/5+1/7+1/9+1/11+1/15+1/21+1/135+1/10395
1=1/3+1/5+1/7+1/9+1/11+1/15+1/21+1/165+1/693
1=1/3+1/5+1/7+1/9+1/11+1/15+1/21+1/231+1/315
1=1/3+1/5+1/7+1/9+1/11+1/15+1/33+1/45+1/385
这5个展式的前6项是相同的,但后3项的差异也说明了并不是所有的真分数的最优展式都是唯一的。
数学的产生源自于实际的需求,并且通过在现实生活中的应用而得以发展。古埃及人既然发明了单分子分数,也就是说他们在实际生产和生活中需要用到这种分数。至于是什么样的运用,就需要人们慢慢探寻,揭开谜底了。
事实上,对古埃及分数的研究还存在很多疑问,比如古埃及人创造如此复杂的单分子分数的目的是什么?他们是通过什么方法得出的展式?为什么每一个展式不是另外一种表达方式?不得不佩服古埃及人在数学上的思考。期待这些未解之谜也会在不久的将来得到答案。